JP2002531825A - Analysis surface inspection method and surface scanning analyzer - Google Patents
Analysis surface inspection method and surface scanning analyzerInfo
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Abstract
(57)【要約】 本発明は光学装置の構造と、解析表面をチェックする方法と、表面上の欠陥を検出する走査解析装置に関する。この方法は第１の回転軸を中心として解析表面を有するオブジェクトを回転し、解析表面上に光スポットを生成し、ミラーにより反射される光と、前記光スポットの入射点における解析表面によって散乱される光とを別々に受信し、それによって得られた信号を解析し、表面の欠陥を検出するステップを含んでいる。この方法は、円弧の軌跡に沿っておよび解析表面の限界外に位置する第２の回転軸を中心に解析される回転表面に関して光スポットを変位する。装置はさらに、散乱光の値を測定することによってプレートの表面上の欠陥の発生を決定する。本発明は半導体プレートの検査に使用されることができ、測定装置の寸法と価格を低下させることによって電子産業で使用される工業装置に一体化することを可能にする。 (57) [Summary] The present invention relates to a structure of an optical device, a method for checking an analysis surface, and a scanning analysis device for detecting a defect on the surface. The method rotates an object having an analysis surface about a first axis of rotation and creates a light spot on the analysis surface, the light being reflected by the mirror and being scattered by the analysis surface at the point of incidence of the light spot. And separately analyzing the resulting signal to detect surface defects. The method displaces the light spot along a circular arc trajectory and about a rotating surface that is analyzed about a second axis of rotation that is located outside a limit of the analysis surface. The apparatus further determines the occurrence of defects on the surface of the plate by measuring the value of the scattered light. The invention can be used for the inspection of semiconductor plates and allows integration into industrial equipment used in the electronics industry by reducing the size and cost of the measuring device.
Description
【０００１】[0001]
本発明は、特に、半導体ウェハの表面を解析するための新しい装置を開発し、
および既存の装置を改良するため、および装置を製造装置に一体化し、さらに他
の物体の表面の均一度を試験するために使用されることができる光学的装置に関
する。The present invention, in particular, has developed a new device for analyzing the surface of a semiconductor wafer,
And to an optical device that can be used to improve existing devices, and to integrate the device into manufacturing equipment and to test the surface uniformity of other objects.
【０００２】[0002]
半導体装置の製造中、塵埃粒子および他の欠陥は半導体ウェハの表面上で容認
されない。直ちにその発生源を除去するためにできる限り速くこのような欠陥を
明白にすることが所望である。この問題を解決するために、滑らかな表面上また
は表面欠陥の任意の粒子が表面に入射する光を散乱する既知の事実を使用した方
法が広く使用されている。During the manufacture of semiconductor devices, dust particles and other defects are unacceptable on the surface of the semiconductor wafer. It is desirable to clarify such defects as quickly as possible to eliminate their source immediately. To solve this problem, methods are widely used that use the known fact that any particle on a smooth surface or a surface defect scatters light incident on the surface.
【０００３】 例えば、解析表面の検査方法は、米国特許第4,314,763 号明細書（Int. Cl.
G 01 N 21/88, 09. 02. 82 ）から知られており、これは解析される表面（解析
表面）を回転中心を中心に回転し、解析表面に光スポットを形成し、光学システ
ムを使用して解析される表面から散乱された光を感知するステップを有する。For example, a method for inspecting an analysis surface is disclosed in US Pat. No. 4,314,763 (Int. Cl.
G 01 N 21/88, 09.02.82), which rotates the surface to be analyzed (analysis surface) around a center of rotation, forms a light spot on the analysis surface, and configures the optical system. Sensing light scattered from the surface being analyzed for use.
【０００４】 この同じ米国特許第4,314,763 号明細書は表面走査解析装置を開示しており
、この装置は解析表面に垂直に近い角度で光スポットにより解析表面を照射する
ための光源と、解析表面から散乱された光を感知する光検出器と、解析表面を有
する物体を取付け、解析表面の垂直に平行な回転軸を中心に回転する回転台とを
具備している。[0004] The same US Pat. No. 4,314,763 discloses a surface scanning analyzer which comprises a light source for illuminating the analysis surface with a light spot at an angle near normal to the analysis surface, and a light source for analyzing the surface. It comprises a photodetector for sensing scattered light and a turntable on which an object having an analysis surface is mounted and which rotates about an axis of rotation parallel to and perpendicular to the analysis surface.
【０００５】 前述の方法を実行する解析装置では、回転された解析表面は光スポットが表
面上に形成される点に関して直線に沿って移動される。大きいオブジェクトの移
動を行うために必要であるので、これはこの方法およびこの方法を実行する解析
装置の欠点であり、即ち（直径３００ｍｍまでの）半導体ウェハを取付ける回転
台には回転アクチュエイタが取付けられ、これは装置の寸法と価格の増加につな
がる。[0005] In an analyzer that performs the method described above, the rotated analysis surface is moved along a straight line with respect to the point where the light spot is formed on the surface. This is a drawback of this method and of the analyzers performing this method, since it is necessary to carry out the movement of large objects, i.e. the rotary table on which the semiconductor wafer (up to 300 mm diameter) is mounted is equipped with a rotary actuator. This leads to increased device size and cost.
【０００６】 最も近い従来技術は解析表面を有するオブジェクトを第１の回転中心を中心
に回転し、解析表面上に光スポットを形成し、光スポットの入射点で解析表面か
ら散乱された光を感知するステップを有する解析表面の検査方法である（Altend
orfer H. <<Unpatterned surface inspection for next-generation devides>>
−Solid State Technology, 1996, v.39, No.8, 93〜97頁）。The closest prior art rotates an object having an analysis surface about a first center of rotation to form a light spot on the analysis surface and sense light scattered from the analysis surface at the point of incidence of the light spot. (Altend
orfer H. << Unpatterned surface inspection for next-generation devides >>
-Solid State Technology, 1996, v.39, No. 8, pages 93-97).
【０００７】 同じ参照文献は表面走査解析装置を開示し、この装置は解析表面を有するオ
ブジェクトを取付け、解析表面に垂直な第１の回転軸を中心に回転する回転台と
、解析表面に垂直に近い角度で光スポットにより解析表面を照射する光源と、第
１の回転軸に平行して、前記光スポットの入射点で解析表面の垂線に実質上一致
する第２の回転軸を中心に楕円を回転することにより形成される切頭回転体の形
状の集光ミラーとを具備し、ここで前記入射点は前記切頭回転体の焦点にあり、
回転体の第１の断面は前記焦点にすぐ隣接する第２の回転軸に垂直であり、第２
の断面は第１の断面に平行であり、さらに解析表面から散乱し集光ミラーから反
射される光を感知する光検出器を具備している。[0007] The same reference discloses a surface scanning analysis device, which mounts an object having an analysis surface, rotates on a turntable about a first axis of rotation perpendicular to the analysis surface, and perpendicularly to the analysis surface. A light source illuminating the analysis surface with the light spot at a close angle and an ellipse centered on a second rotation axis parallel to the first rotation axis and substantially coincident with the normal of the analysis surface at the point of incidence of the light spot. A focusing mirror in the form of a truncated rotator formed by rotation, wherein the point of incidence is at the focal point of the truncated rotator,
A first cross section of the rotator is perpendicular to a second axis of rotation immediately adjacent to the focal point;
Is parallel to the first section and further comprises a photodetector for sensing light scattered from the analysis surface and reflected from the collection mirror.
【０００８】 この方法では、回転された解析表面の連続的な動作が維持され、即ち前述の
もののように、大きいオブジェクトを移動することが必要であり、これは前述し
たように、装置の寸法および価格を増加し、装置のプロセス装置への一体化を実
質上妨害する。[0008] In this method, the continuous movement of the rotated analysis surface is maintained, ie it is necessary to move large objects, as described above, which, as mentioned above, requires the size and Increases cost and substantially hinders integration of equipment into process equipment.
【０００９】[0009]
半導体工業におけるクラスタタイプの装置の最近の開発は幾つかの動作が同時
に実行されることを可能にし、従来の装置により実現可能な清浄度を確実にする
。新しいプロセス装置の出現はクラスタプロセス状態で動作できる新しい測定装
置の開発に問題を与える。このような装置に課された要求は通常の装置に与えら
れた要求とは大きく異なる。最も重要な要求の１つは装置の最小寸法であり、こ
れはクラスタモジュール内の小さいクリーン環境により規定される。クラスタ測
定装置は各個々のモジュールへ一体化されるので、これらは廉価で製造されサー
ビスされなければならない。The recent development of cluster-type devices in the semiconductor industry allows several operations to be performed simultaneously, ensuring the cleanliness that can be achieved with conventional devices. The emergence of new process equipment poses a challenge for the development of new measurement equipment that can operate in cluster process conditions. The demands placed on such devices are very different from the demands placed on normal devices. One of the most important requirements is the minimum size of the device, which is dictated by the small clean environment within the cluster module. Since the cluster measurement devices are integrated into each individual module, they must be manufactured and serviced inexpensively.
【００１０】 したがって、本発明の目的は、解析表面を検査するこのような方法と、説明
したような欠点のない表面走査解析装置を開発することである。[0010] It is therefore an object of the present invention to develop such a method for inspecting an analysis surface and a surface scanning analyzer without the drawbacks as described.
【００１１】[0011]
前述の目的と、本発明の示された技術結果は以下の方法で達成される。 The above objectives and the stated technical results of the present invention are achieved in the following manner.
【００１２】 １特徴では、本発明は解析表面の検査方法に関し、この方法は、解析表面を
有するオブジェクトを第１の回転中心を中心に回転し、解析表面に光スポットを
形成し、鏡面反射された光と光スポットの入射点において解析表面から散乱され
た光とを別々に感知するステップを含み、ここで本発明にしたがって、この方法
は、解析表面の外側に位置する第２の回転の中心を中心に円弧の軌跡で解析表面
に関して光スポットを移動し、少なくとも１つの予め定められた位置において、
光スポットを通って第１の回転中心から延在する半径に沿った最大の寸法で解析
表面上に細長い形状を有する光スポットを整列させるステップを含んでいる。In one aspect, the invention relates to a method for inspecting an analysis surface, the method comprising: rotating an object having the analysis surface about a first center of rotation to form a light spot on the analysis surface; Separately sensing the scattered light and the light scattered from the analysis surface at the point of incidence of the light spot, wherein, according to the invention, the method comprises the steps of: Moving the light spot with respect to the analysis surface in an arc trajectory around at least one predetermined position,
Aligning a light spot having an elongated shape on the analysis surface with a maximum dimension along a radius extending from the first center of rotation through the light spot.
【００１３】 この方法の特徴は、予め定められた位置で、光スポットが第１の回転中心か
ら延在する前記解析表面の半径の中央に実質的に位置されるか、あるいは光スポ
ットが前記円弧の軌跡で移動中に、走査線に沿った全ての光スポットを通って第
１の回転中心から延在する半径に沿って整列を維持するように回転されることで
ある。A feature of the method is that at a predetermined location, the light spot is located substantially at the center of a radius of the analysis surface extending from the first center of rotation, or the light spot is positioned at the arc. Is to be rotated to maintain alignment along a radius extending from the first center of rotation through all light spots along the scan line.
【００１４】 この方法のさらに１つの特徴は、解析表面から散乱された光がミラーシステ
ムを使用して集められ、ここでミラーの１つは前記光スポットの入射点で直立し
ている解析表面の垂線と実質上一致した１つの回転軸を有する切頭回転楕円体で
あり、前記入射点は前記切頭回転楕円体の第１の焦点にあり、この楕円体の第１
の断面は前記第１の焦点にすぐ隣接して回転軸に垂直に位置されており、第２の
断面は第１の断面に平行であり、別のミラーは中心に穴を有するフラットミラー
であり、切頭回転楕円体の回転軸に対して傾斜して配置され、光源から解析表面
への光とそこから鏡面反射された光とを通過させ、解析表面から散乱され集光ミ
ラーから反射される光を反射するように構成されており、フラットミラーから反
射された光は光フィルタを通過され、前記フラットミラーからの反射に関して前
記回転楕円体の第２の焦点に対応する点に集束されている。A further feature of the method is that the light scattered from the analysis surface is collected using a mirror system, wherein one of the mirrors is an upright analysis surface at the point of incidence of the light spot. A truncated spheroid having one axis of rotation substantially coincident with the normal, the point of incidence being at a first focal point of the truncated spheroid,
Is perpendicular to the axis of rotation immediately adjacent to the first focal point, the second is parallel to the first, and the other mirror is a flat mirror having a hole in the center. , Placed at an angle to the axis of rotation of the truncated spheroid, passes light from the light source to the analysis surface and light reflected specularly therefrom, and is scattered from the analysis surface and reflected from the collection mirror The light reflected from the flat mirror is configured to reflect light, and the light reflected from the flat mirror is passed through an optical filter and focused on a point corresponding to the second focal point of the spheroid with respect to the reflection from the flat mirror. .
【００１５】 この方法の１実施形態では、解析表面から散乱された光はミラーシステムを
使用して集められ、ミラーの１つは前記光スポットの入射点で直立している解析
表面の垂線と実質上一致した回転軸を有する切頭回転放物面であり、前記入射点
は前記切頭回転放物面の焦点にあり、放物面の第１の断面は前記焦点にすぐ隣接
した回転軸に垂直に位置されており、第２の断面は第１の断面に平行であり、別
のミラーは中心に穴を有するフラットミラーであり、切頭回転放物面の回転軸に
対して傾斜して配置され、光源から解析表面への光とそこから鏡面反射された光
とを通過し、解析表面から散乱され集光ミラーから反射される光を反射するよう
に構成されており、フラットミラーから反射された光は光フィルタを通過され、
レンズにより集められ、その後絞られる。In one embodiment of the method, the light scattered from the analysis surface is collected using a mirror system, wherein one of the mirrors is substantially perpendicular to the normal of the analysis surface standing at the point of incidence of the light spot. A truncated paraboloid of revolution having an upper coincident axis of rotation, the point of incidence being at the focal point of the truncated paraboloid of revolution, the first section of the paraboloid being at the axis of rotation immediately adjacent to the focal point. Vertically positioned, the second cross-section is parallel to the first cross-section, and the other mirror is a flat mirror with a hole in the center, inclined with respect to the axis of rotation of the truncated paraboloid of revolution. It is arranged to pass light from the light source to the analysis surface and light reflected specularly therefrom, and is configured to reflect light scattered from the analysis surface and reflected from the collecting mirror, and reflected from the flat mirror Light passed through the optical filter,
Collected by lens and then squeezed.
【００１６】 別の特徴では、本発明は表面走査解析装置に関し、これは解析表面を有する
オブジェクトを取付けて、解析表面に垂直な第１の回転軸を中心に回転する回転
台と、解析表面に垂直に近い角度で光スポットにより解析表面を照射する光源と
、第１の回転軸に並列し、前記光スポットの入射点で直立している解析表面の垂
線に実質上一致する第２の回転軸を中心に二次曲線を回転することにより形成さ
れる切頭回転体の形状の集光ミラーを具備し、ここで前記入射点は前記焦点にす
ぐ隣接する第２の回転軸に垂直な第１の断面を有する前記切頭回転体の焦点にあ
り、第２の断面は第１の断面に平行であり、さらに解析表面から鏡面反射された
光を感知し、光源に隣接して位置する第１の光感知装置と、解析表面から散乱さ
れ集光ミラーから反射される光を感知する第２の光感知装置と、中心に穴を有し
、切頭回転楕円体の回転軸に対して傾斜して配置され、光源から解析表面へ光を
通過し、そこから鏡面反射された光を第１の光感知装置へ通過し、光を集光ミラ
ーから第２の光感知装置へ反射するように構成されているフラットミラーとを具
備し、ここで本発明にしたがって、光源、集光ミラー、穴を有するフラットミラ
ー、第１および第２の光感知装置は第１の回転軸に平行である第３の回転軸を中
心に回転可能なハウジングに収納され、その第３の回転軸は解析表面を有するオ
ブジェクトおよび／または回転台の外側を通過し、光源は解析表面上に形成され
る細長い形状を有する前記光スポットが少なくとも１つの予め定められた位置に
おいて、光スポットの最大の寸法が光スポットを通って第１の回転中心から延在
する半径に沿うように整列されるように取付けられている。In another aspect, the invention relates to a surface scanning analyzer, which mounts an object having an analysis surface and rotates a turntable about a first axis of rotation perpendicular to the analysis surface; A light source for illuminating the analysis surface with the light spot at an angle close to perpendicular, and a second rotation axis parallel to the first rotation axis and substantially coincident with a perpendicular of the analysis surface standing upright at the point of incidence of the light spot. A focusing mirror in the form of a truncated rotator formed by rotating a quadratic curve around the first point, wherein the point of incidence is a first point perpendicular to a second axis of rotation immediately adjacent to the focal point. At the focal point of the truncated rotator having a cross-section, a second cross-section parallel to the first cross-section, and further sensing light specularly reflected from the analysis surface, and a first cross-section positioned adjacent the light source. Light-sensing device and a condensing mirror scattered from the analysis surface A second light sensing device for sensing light reflected from the light source, and having a hole in the center, arranged at an angle with respect to the rotation axis of the truncated spheroid, and passing light from the light source to the analysis surface. A flat mirror configured to pass light specularly reflected therefrom to the first light sensing device and reflect the light from the collection mirror to the second light sensing device, wherein the flat mirror is According to the invention, the light source, the collecting mirror, the flat mirror having a hole, the first and second light sensing devices are housed in a housing rotatable about a third axis of rotation parallel to the first axis of rotation. The third axis of rotation passes outside the object having an analysis surface and / or the turntable, and the light source has an elongated light spot formed on the analysis surface at at least one predetermined position. , The largest dimension of the light spot There has been mounted so as to be aligned along a radius extending from a first center of rotation through the light spot.
【００１７】 この解析装置の特徴は、第１の光感知装置が解析表面上の非散乱欠陥の存在
を検出するために光吸収装置または光検出器であることである。A feature of this analyzer is that the first light sensing device is a light absorber or light detector for detecting the presence of non-scattering defects on the analysis surface.
【００１８】 この解析装置の別の特徴は、第２の光感知装置がフラットミラーから反射さ
れた光を感知するように構成されていることである。[0018] Another feature of the analyzer is that the second light sensing device is configured to sense light reflected from the flat mirror.
【００１９】 この解析装置のさらに１つの特徴は、集光ミラーの回転体が、フラットミラ
ーからの反射に関して第２の焦点に位置する絞りを有する回転楕円体であり、そ
れによってフラットミラーから第２の光感知装置へ反射した光が絞りを通過する
ように構成されていることである。この場合、光フィルタはフラットミラーと絞
りとの間に取付けられてもよい。A further feature of the analyzer is that the rotator of the collecting mirror is a spheroid with a stop located at a second focal point with respect to the reflection from the flat mirror, whereby the second mirror is moved from the flat mirror to the second spheroid. Is configured to allow light reflected to the light sensing device to pass through the stop. In this case, the optical filter may be mounted between the flat mirror and the stop.
【００２０】 別の実施形態の特徴は、集光ミラー回転体が回転の放物面体であり、集合レ
ンズと絞りはフラットミラーと第２の光感知装置との間に取付けられ、それによ
って、フラットミラーから第２の光感知装置へ反射した光を集め、通過させるこ
とである。この場合、光フィルタはフラットミラーと集合レンズとの間に取付け
られてもよい。Another feature of the embodiment is that the collection mirror rotator is a paraboloid of revolution, and the collective lens and the stop are mounted between the flat mirror and the second light sensing device, whereby the flat Collecting and passing the light reflected from the mirror to the second light sensing device. In this case, the optical filter may be mounted between the flat mirror and the collective lens.
【００２１】 解析装置のさらに１つの特徴は、これが回転の中心から少なくとも一方の側
方へ解析表面上のハウジングの運動を可能にするためのハウジング回転アクチュ
エイタをさらに具備していることである。A further feature of the analyzer is that it further comprises a housing rotation actuator for allowing movement of the housing on the analysis surface at least one side from the center of rotation.
【００２２】 解析装置のさらに１つの特徴は、ハウジングの前記予め定められた位置にお
いて、前記光スポットが表面の回転中心から延在する前記解析表面の半径の中央
に実質上位置されること、またはハウジング回転アクチュエイタにはハウジング
回転角度測定手段が設けられ、光源には回転角度測定手段からの信号にしたがっ
て光源を切換えるための位置補正手段が設けられ、走査線に沿った解析表面の回
転中心から延在する半径に沿って光スポットを整列することを可能にすることで
ある。A further feature of the analyzing device is that, at the predetermined position of the housing, the light spot is located substantially at the center of the radius of the analyzing surface extending from the center of rotation of the surface, or The housing rotation actuator is provided with housing rotation angle measurement means, and the light source is provided with position correction means for switching the light source in accordance with a signal from the rotation angle measurement means, and is provided from the rotation center of the analysis surface along the scanning line. The purpose is to allow light spots to be aligned along an extending radius.
【００２３】 解析装置のさらに１つの特徴は、ハウジングがその内部において光吸収する
ことである。A further feature of the analyzer is that the housing absorbs light therein.
【００２４】 最後に、解析装置のさらに１つの特徴は、回転台には第１の回転軸に対称的
に位置されている３つの吸引カップが設けられ、解析表面を有するオブジェクト
を回転台に取付けることを意図していることである。Finally, a further feature of the analysis device is that the turntable is provided with three suction cups symmetrically positioned on the first axis of rotation, for attaching the object having the analysis surface to the turntable. That is what is intended.
【００２５】 本発明の主題についての全ての前述の特徴を有する特許請求の範囲で請求さ
れた同一目的のオブジェクトは背景技術で明らかにされていない。したがって、
解析表面の検査方法および、本発明による表面走査解析装置は優秀であると考え
られよう。The objects of the same purpose claimed in the claims having all the aforementioned features of the subject matter of the present invention are not disclosed in the background. Therefore,
The method of inspecting the analysis surface and the surface scanning analyzer according to the invention would be considered excellent.
【００２６】 特許請求の範囲で請求されている同一目的の主題が知られており、これは請
求された方法および解析装置の主な特徴に類似する個々の特徴を有する。例えば
米国特許第5,377,001 号および第5,377,002 号明細書（Int.Cl G 01 N 21/00, 2
7.12.94 ）では、光スポットは解析表面の回転中心から延在する半径に沿った楕
円体の解析表面上に示されているが（これらの特許明細書の各図７のａ）、その
特許明細書にはどのようにスポットが走査ライン全体に整列されるべきかについ
ての説明がない。２つの相互に垂直の方向で解析表面を移動することがEP第3987
81号明細書（Int.Cl G 01 N 21/88, 22.11.90 ）に開示されている。回転解析表
面を覆って設けられた光源と光感知装置を有するアセンブリの線形動作は日本の
未審査の第03-163338 号明細書（Int.Cl G 01 N 21/88, 15.07.91 ）から知られ
ている。トーンアーム形態の回転ハウジングの使用はディスクターンテーブルと
して知られている。RU特許第2064670 号明細書（Int.Cl G 01 N 21/47, 27.07.9
6 ）は回転楕円体の集光ミラーの使用を開示している。しかしながら、光スポッ
トがどのように解析表面で整列されなければならないかについての情報ならびに
、解析表面を照射し、そこからミラーされ散乱された光束を感知するための光素
子を位置付ける回転ハウジングの使用に関する情報は背景技術では得られていな
い。したがって、本発明の主題は本発明のステップを含めて考察されよう。[0026] The same subject-matter claimed in the claims is known, which has individual features analogous to the main features of the claimed method and analyzer. For example, U.S. Patent Nos. 5,377,001 and 5,377,002 (Int. Cl G 01 N 21/00, 2
In 7.12.94), the light spot is shown on an ellipsoidal analysis surface along a radius extending from the center of rotation of the analysis surface (FIG. 7a of each of these patent specifications). The specification does not describe how spots should be aligned over the scan line. Moving the analysis surface in two mutually perpendicular directions is described in EP 3987
No. 81 (Int. Cl G 01 N 21/88, 22.11.90). The linear operation of an assembly having a light source and a light sensing device provided over a rotational analysis surface is known from Japanese Unexamined Application No. 03-163338 (Int. Cl G 01 N 21/88, 15.07.91). Have been. The use of a rotary housing in the form of a tone arm is known as a disc turntable. RU Patent No. 2064670 (Int.Cl G 01 N 21/47, 27.07.9
6) discloses the use of spheroidal collector mirrors. However, it relates to information on how the light spot must be aligned at the analysis surface, as well as the use of a rotating housing to illuminate the analysis surface and position the optical elements therefrom to sense the mirrored and scattered light flux. Information is not available in the background art. Accordingly, the subject matter of the present invention will be considered including the steps of the present invention.
【００２７】[0027]
本発明は添付図面を参照にして本発明の方法を実行するための解析装置におけ
る好ましい実施形態の以下の説明から明白になるであろう。 本発明にしたがった解析表面の検査方法は、本発明にしたがって製造された走
査解析装置を使用して実行され、この例は添付図面で示されている。The present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments of an analyzer for performing the method of the present invention with reference to the accompanying drawings. The method for inspecting an analysis surface according to the invention is carried out using a scanning analyzer manufactured according to the invention, an example of which is illustrated in the accompanying drawings.
【００２８】 図１は本発明にしたがった表面走査解析装置の光学的および機械的部分の概
略図を示している。解析表面２を有するオブジェクト１は吸引カップ４が設けら
れている回転台に取付けられている。表面を検査するための本発明による解析装
置の使用において、半導体ウェハを製造しながら、吸引カップは回転台３の回転
中心に対して対称的に位置されており、即ち回転中心を中心に１２０°で隔てら
れている。回転台３は第１の回転軸６を中心に回転台を回転するように回転モー
タ５（特にステップモータ）を有する。FIG. 1 shows a schematic diagram of the optical and mechanical parts of a surface scanning analyzer according to the present invention. An object 1 having an analysis surface 2 is mounted on a turntable on which a suction cup 4 is provided. In the use of the analysis device according to the invention for inspecting a surface, the suction cup is positioned symmetrically with respect to the center of rotation of the turntable 3 while manufacturing the semiconductor wafer, ie 120 ° about the center of rotation. Separated by. The turntable 3 has a rotation motor 5 (particularly, a step motor) so as to rotate the turntable about the first rotation shaft 6.
【００２９】 前述したように、本発明は前記表面がそれに対して垂直に近い方向で光ビー
ムにより照射されるとき、滑らかな表面上の欠陥は入射光を横方向に散乱すると
いう既知の事実を使用する。As mentioned above, the present invention addresses the known fact that when the surface is illuminated by a light beam in a direction substantially perpendicular thereto, defects on a smooth surface will scatter the incident light laterally. use.
【００３０】 この目的で、解析表面２は半導体レーザを具備する光源７により照射される
。光源７からの光はレンズ８で集められ、解析表面２上のスポットに焦点が結ば
れる。レンズ８を有する光源７は回転台３上に取付けられたオブジェクト１を覆
って配置され、それによって解析表面２方向の光ビームはこの表面に対して垂直
に近い方向を有する（図１では、光源７からの光ビームの入射点における解析表
面２の垂線は第１の回転軸６に一致し、これは単に本発明をより容易に理解する
ためによって行われたものである）。第１の光感知装置９は解析表面２から鏡面
反射された光を感知するため光源７に近接して配置される。For this purpose, the analysis surface 2 is illuminated by a light source 7 comprising a semiconductor laser. Light from light source 7 is collected by lens 8 and focused on a spot on analysis surface 2. A light source 7 having a lens 8 is arranged over the object 1 mounted on the turntable 3 so that the light beam in the direction of the analysis surface 2 has a direction nearly perpendicular to this surface (in FIG. The perpendicular of the analysis surface 2 at the point of incidence of the light beam from 7 coincides with the first axis of rotation 6, which was done merely for a better understanding of the invention). The first light sensing device 9 is arranged in proximity to the light source 7 for sensing light specularly reflected from the analysis surface 2.
【００３１】 第１の光感知装置９は解析表面２から鏡面反射された光が反射して戻ること
を防止する単なる吸収装置であってもよい。しかしながら、光検出器９であるこ
の装置は解析表面２から反射された光を感知し、それによって研究中のオブジェ
クト１（例えば半導体ウェハ）表面上の異なるタイプの非散乱欠陥の存在を解析
表面２から鏡面反射された光の強度の変化から決定する。The first light sensing device 9 may be a mere absorbing device that prevents the light reflected specularly from the analysis surface 2 from being reflected back. However, this device, which is a light detector 9, senses the light reflected from the analysis surface 2, thereby analyzing the presence of different types of non-scattering defects on the surface of the object 1 under study (eg a semiconductor wafer). From the change in the intensity of the light specularly reflected from the light.
【００３２】 解析表面２上に存在する欠陥（例えば半導体ウェハ表面上の塵埃粒子、サブ
表面区域の欠陥、表面の凹凸等）から散乱された光は解析表面２の垂線とは異な
る角度で異なった側方に導かれる。この散乱光を解析で使用するため、集光ミラ
ー10が使用され、これは第１の回転軸に平行であり前記光スポットの入射点で直
立した解析表面の垂線と実質上一致する第２の回転軸を中心に２次曲線を回転す
ることにより形成された回転体形状で作られている（図１では、第２の回転軸は
第１の回転軸６と一致するが、これは本発明の理解を良好にするためにのみ行わ
れている）。この２次曲線は楕円形または放物面であり、楕円の１焦点または放
物面の焦点は光源７から解析表面２への光の入射点と一致している。これを確実
にするため、回転体は切頭形状にされており、第１の断面は前記焦点にすぐ隣接
した第２の回転軸に垂直に位置され、回転体の第２の断面は第１の断面に平行で
ある。第１の断面に位置する集光ミラー10のエッジと、解析表面２との間に形成
されたギャップは解析表面２を覆う集光ミラー10の自由な運動を可能にする。解
析表面上の欠陥から散乱された光は集光ミラー10の内部反射表面に入射し、ミラ
ー10が放物面形状の場合にはその垂線に平行であり、ミラー10が楕円形の場合に
は他方の焦点に向かって解析面２から側方に反射される。Light scattered from defects present on the analysis surface 2 (eg, dust particles on the semiconductor wafer surface, defects in the sub-surface area, surface irregularities, etc.) differ at different angles from the normal to the analysis surface 2. Guided to the side. To use this scattered light in the analysis, a collecting mirror 10 is used, which is parallel to the first axis of rotation and substantially coincides with the perpendicular of the upstanding analysis surface at the point of incidence of the light spot. It is made of a rotating body shape formed by rotating a quadratic curve about the rotating axis (in FIG. 1, the second rotating axis coincides with the first rotating axis 6, but this is the present invention). It is only done for better understanding). This quadratic curve is elliptical or paraboloidal, and one focal point of the ellipse or parabolic focal point coincides with the point of incidence of light from the light source 7 onto the analysis surface 2. In order to ensure this, the rotating body is truncated, the first section being located perpendicular to the second axis of rotation immediately adjacent to the focal point, the second section of the rotating body being the first section. Is parallel to the cross section. The gap formed between the edge of the collecting mirror 10 located in the first section and the analyzing surface 2 allows a free movement of the collecting mirror 10 covering the analyzing surface 2. The light scattered from the defects on the analysis surface is incident on the internal reflection surface of the condenser mirror 10, and is parallel to the perpendicular when the mirror 10 is parabolic, and when the mirror 10 is elliptical. The light is reflected laterally from the analysis surface 2 toward the other focal point.
【００３３】 欠陥から散乱した光と、鏡面反射した光とを分離するため、本発明は中心に
穴を有するフラットミラー11を使用し、このミラー11は解析表面２の垂線に対し
て傾斜した角度で取付けられる（放物面または楕円面の前述の２次曲線について
の第２の回転軸を中心に回転される）。図１ではこの傾斜角度は４５°であるが
、必要ならば別の値でもよい。フラットミラー11の中心の穴は光源７から解析表
面２への光の透過と、そこから第１の光感知装置９への鏡面反射を妨害しないよ
うにする。同時にフラットミラー11は光源７からの光の伝播方向からの光は別と
して、集光ミラー10から集められ反射された光を反射する。In order to separate the light scattered from the defect from the specularly reflected light, the present invention uses a flat mirror 11 with a hole in the center, which mirror 11 is at an oblique angle with respect to the normal to the analysis surface 2. (Rotated about a second axis of rotation for the aforementioned parabolic or elliptical quadratic curve). In FIG. 1, this inclination angle is 45 °, but may be another value if necessary. The central hole of the flat mirror 11 does not interfere with the transmission of light from the light source 7 to the analysis surface 2 and the specular reflection therefrom to the first light sensing device 9. At the same time, the flat mirror 11 reflects the light collected and reflected from the condensing mirror 10 aside from the light in the propagation direction of the light from the light source 7.
【００３４】 集光ミラー10の回転体を形成する２次曲線のタイプに応じて、フラットミラ
ー11から反射されたビームの走向は異なる。図２の場合、フラットミラー11は回
転放物面形状であり、そこから反射される光の伝播線は平行である。フラットミ
ラー11からの反射は平行を維持し、フラットミラー11から反射された光は集光レ
ンズ12によって次に解析するため集められる。レンズにより焦点を結ばれた光は
絞り13を通過し、光マルチプライアでもよい第２の光感知装置14に入射する。集
光レンズ12の前方では、光は必要な波長の光のみを分離するために光フィルタ15
を透過され、適切であるならば、第２の光感知装置14がフラットミラー11方向と
は異なる方向に取付けられるとき付加的なミラー16により変更されてもよい。図
１の場合に関しては集光ミラー10が回転楕円面であるとき、そこから反射される
光は楕円の第２の焦点に集められる。フラットミラー11から反射された後、第２
の焦点は第２の回転軸（光源７からの光の伝播線）の一方の側方に曲げられて示
されているようにみえる。それにおいて、集光レンズ12の必要性はもはやなく、
絞り13はフラットミラー11からの反射によりその変位に関して回転楕円面の第２
の焦点に丁度位置される。集光ミラー10が回転の放物面である場合のように、光
フィルタ15と付加的なミラー16は同様に使用されてもよい。The traveling direction of the beam reflected from the flat mirror 11 differs depending on the type of the quadratic curve forming the rotating body of the focusing mirror 10. In the case of FIG. 2, the flat mirror 11 has a paraboloid of revolution shape, and propagation lines of light reflected therefrom are parallel. The reflection from the flat mirror 11 remains parallel, and the light reflected from the flat mirror 11 is collected by the condenser lens 12 for subsequent analysis. The light focused by the lens passes through a stop 13 and enters a second light sensing device 14, which may be an optical multiplier. In front of the condenser lens 12, the light is filtered by an optical filter 15 to separate only the light of the required wavelength.
And, if appropriate, may be modified by an additional mirror 16 when the second light sensing device 14 is mounted in a direction different from the direction of the flat mirror 11. As with FIG. 1, when the collection mirror 10 is spheroidal, the light reflected therefrom is collected at the second focal point of the ellipse. After being reflected from the flat mirror 11, the second
Appears to be bent to one side of the second axis of rotation (the line of propagation of light from the light source 7). In that case, there is no longer any need for the condenser lens 12,
Aperture 13 has a second spheroidal surface with respect to its displacement due to reflection from flat mirror 11.
Is located exactly at the focal point of The optical filter 15 and the additional mirror 16 may be used as well, such as when the collection mirror 10 is a paraboloid of revolution.
【００３５】 本発明によれば、光源７、レンズ８、集光ミラー10、フラットミラー11、第
１および第２の光感知装置９、14と、符号12、13、15、16により示される光路中
の素子は内部が光吸収性であるハウジング17に収納されている。ハウジング17に
は第１の回転軸６に平行であり解析表面２を有するオブジェクト１および／また
は回転台３の外を通過する第３の回転軸19を中心にハウジング17を回転するため
の回転モータ18（特にステッパ）を含んでいるアクチュエイタ（図示せず）が設
けられている。According to the present invention, the light source 7, the lens 8, the condenser mirror 10, the flat mirror 11, the first and second light sensing devices 9 and 14, and the optical paths indicated by reference numerals 12, 13, 15 and 16 The element inside is housed in a housing 17 whose inside is light absorbing. A rotation motor for rotating the housing 17 about a third rotation axis 19 which is parallel to the first rotation axis 6 and passes outside the object 1 and / or the turntable 3 having the analysis surface 2 An actuator (not shown) including 18 (especially a stepper) is provided.
【００３６】 回転アクチュエイタ18はハウジング17の移動を可能にし、それによって解析
表面２上の光源７により形成される光スポット21（図３）は、解析表面２の中心
23を通過して回転中心23から解析表面２のエッジまでの通路で移動される。The rotating actuator 18 allows the movement of the housing 17 so that the light spot 21 (FIG. 3) formed by the light source 7 on the analysis surface 2
It is moved in a path from the center of rotation 23 to the edge of the analysis surface 2 through 23.
【００３７】 このような動作では、解析表面２上に形成され楕円形を有する光スポット21
は第２の回転中心24について円弧の軌跡22をトレースする（図３の平面に対する
第３の回転軸19の投影である）。In such an operation, the light spot 21 formed on the analysis surface 2 and having an elliptical shape
Traces the arc trajectory 22 about the second center of rotation 24 (projection of the third axis of rotation 19 onto the plane of FIG. 3).
【００３８】 このような動作では、解析表面２上に形成された細長い形状を有する光スポ
ット21は第２の回転中心24を中心に円弧の軌跡22をトレースする（24は図３の平
面に対する第３の回転軸19の投影である）。円弧の軌跡22の各点で、光スポット
21は解析表面２の第１の回転中心23から延在する半径25に対して幾らかの角度で
誘導され（図３の平面に対する第３の回転軸19の投影である）、これはこの点を
通過する。解析表面２の最大の検査速度を与えるため、光スポットの最適な方向
付けはその最大の寸法（スポットの長い軸）を、光スポット21がこの瞬間に形成
される点を通過する半径25に沿って整列することである。In such an operation, the light spot 21 having an elongated shape formed on the analysis surface 2 traces an arc trajectory 22 around a second center of rotation 24 (24 is the second trajectory with respect to the plane of FIG. 3). 3 is the projection of the rotation axis 19). At each point of the arc path 22, a light spot
21 is guided at some angle to the radius 25 extending from the first center of rotation 23 of the analysis surface 2 (which is the projection of the third axis of rotation 19 to the plane of FIG. 3), which Pass through. To give the maximum inspection speed of the analysis surface 2, the optimal orientation of the light spot is determined by its largest dimension (long axis of the spot) along a radius 25 passing through the point where the light spot 21 is formed at this moment. It is to align.
【００３９】 本発明によれば、解析表面２上の細長い形状を有する光スポット21は、少な
くとも１つの予め定められた位置に第１の回転中心23から延在する半径25に沿っ
た最大の寸法と整列される。半径25が円弧の軌跡22（走査線）を横切るこのよう
な予め定められた位置は特に半径25の中央にあってもよい。このことは光源７と
レンズ８が取付けられ、それによって光スポット21が回転中心23と解析表面２の
エッジ間の距離の中央に形成されるとき、スポット21を通過する丁度解析表面の
半径25に沿った最大の寸法（長い軸）に整列されることを意味する。According to the invention, the light spot 21 having an elongated shape on the analysis surface 2 has a maximum dimension along a radius 25 extending from the first center of rotation 23 in at least one predetermined position. Is aligned with Such a predetermined position where the radius 25 intersects the arc trajectory 22 (scan line) may especially be at the center of the radius 25. This means that when the light source 7 and the lens 8 are mounted, so that the light spot 21 is formed at the center of the distance between the center of rotation 23 and the edge of the analysis surface 2, the radius 25 of the analysis surface just passing through the spot 21 Means aligned along the largest dimension (long axis) along.
【００４０】 しかしながら、これは光スポット21を整列する唯一の可能性ではない。図１
および２を参照すると、光源７とレンズ８には位置補正手段20が設けられる。こ
れは例えばマイクロモータ（特にステップモータ）であってもよい。そうすると
きに、回転モータ18を有するアクチュエイタには最初の位置に関してハウジング
の回転角度を測定する手段（図示せず）が設けられている。ハウジング回転角度
測定手段からの信号はその後、適切な処理後にレンズ８を有する光源７を切換え
る位置補正手段20に与えられ、それによって全て走査線（円弧状軌跡22）に沿っ
た光スポットを通って第１の回転中心23から延在する半径に沿って光スポット21
の整列を維持する。However, this is not the only possibility to align the light spot 21. FIG.
Referring to FIGS. 2 and 3, the light source 7 and the lens 8 are provided with position correcting means 20. This may be, for example, a micromotor (especially a stepper motor). In doing so, the actuator with the rotary motor 18 is provided with means (not shown) for measuring the rotational angle of the housing with respect to the initial position. The signal from the housing rotation angle measuring means is then provided to a position correcting means 20 for switching the light source 7 with the lens 8 after appropriate processing, so that it passes through the light spot all along the scanning line (arc-shaped trajectory 22). A light spot 21 along a radius extending from a first center of rotation 23
Maintain alignment.
【００４１】 本発明による表面走査解析装置の動作は図４で示されている回路を使用して
制御されてもよい。この回路は単なる例示であり、本発明での実用性を単に確認
するためのものである。The operation of the surface scanning analyzer according to the present invention may be controlled using the circuit shown in FIG. This circuit is merely an example and is merely to confirm its utility in the present invention.
【００４２】 この回路では、信号プロセッサ26は並列インターフェイス27を介して、本発
明による表面走査解析装置を動作するためのプログラムをメモリに記憶している
制御コンピュータ28へ接続される。プログラムは以下の動作リストにしたがって
構成されてもよい。並列インターフェイスはIEEE-1284 標準の要件にしたがって
、制御コンピュータ28と信号プロセッサ26間のデータ交換を実行し、現在使用さ
れている大多数のコンピュータとの両立性を確実にする。信号プロセッサ26の入
力は回転台の角度位置トランスデューサ29と、この場合では前述のハウジング回
転角度測定手段を構成するハウジング回転角度トランスデューサ30へ接続されて
いる。トランスデューサ29と30は回転モータ５のシャフトと、回転モータ18のシ
ャフトにそれぞれ機械的に結合されており、モータは回転台回転制御装置31とハ
ウジング回転制御装置32へ接続されている対応する信号プロセッサ出力から与え
られた信号により制御され、その両者は特定のモータの動作を開始するのに必要
な信号を発生する。In this circuit, the signal processor 26 is connected via a parallel interface 27 to a control computer 28 which stores in a memory a program for operating the surface scanning analyzer according to the invention. The program may be configured according to the following operation list. The parallel interface performs data exchange between the control computer 28 and the signal processor 26 according to the requirements of the IEEE-1284 standard, ensuring compatibility with the majority of computers currently in use. The input of the signal processor 26 is connected to an angular position transducer 29 on the turntable and, in this case, a housing rotational angle transducer 30 which constitutes the aforementioned housing rotational angle measuring means. The transducers 29 and 30 are mechanically coupled to the shaft of the rotary motor 5 and the shaft of the rotary motor 18 respectively, the motor being connected to a corresponding signal processor connected to a turntable rotation control device 31 and a housing rotation control device 32. Controlled by signals provided from the outputs, both of which generate the signals necessary to initiate operation of a particular motor.
【００４３】 図４の概略図は、それぞれ処理装置33、34を介して信号プロセッサ26の入力
に接続される出力を有する第１の光感知装置９と、第２の光感知装置14をさらに
示している。各装置33、34は前置増幅器35、ピーク検出器36、アナログデジタル
変換器37を含んでいる。第１の光感知装置９が光吸収装置（例えば非反射表面）
であるならば、第１の処理装置33は図４の図では省略されよう。The schematic diagram of FIG. 4 further shows a first light sensing device 9 having an output connected to an input of the signal processor 26 via a processing device 33, 34, respectively, and a second light sensing device 14. ing. Each device 33, 34 includes a preamplifier 35, a peak detector 36, and an analog-to-digital converter 37. The first light sensing device 9 is a light absorbing device (for example, a non-reflective surface)
If so, the first processing device 33 will be omitted in the diagram of FIG.
【００４４】 図４の回路はまた信号プロセッサ26の対応する出力に接続された入力と位置
補正手段20の入力に接続された出力とを有する光源回転制御装置38を含んでもよ
い。The circuit of FIG. 4 may also include a light source rotation controller 38 having an input connected to a corresponding output of the signal processor 26 and an output connected to an input of the position correction means 20.
【００４５】 最後に、図４の回路は半導体ウェハの製造において本発明を使用するために
用いられる真空センサ39と、本発明による表面走査解析装置の全てのブロックを
供給する電源装置40とを含んでいる。Finally, the circuit of FIG. 4 includes a vacuum sensor 39 used to use the present invention in the manufacture of semiconductor wafers, and a power supply 40 supplying all the blocks of the surface scanning analyzer according to the present invention. In.
【００４６】 動作において、本発明による表面走査解析装置は以下の方法で本発明にした
がって解析表面の検査方法を実行する。In operation, the surface scanning analyzer according to the present invention performs a method for inspecting an analytical surface according to the present invention in the following manner.
【００４７】 解析表面２を有するオブジェクト１（例えば直径150 、200 または300 ｍｍ
のシリコンウェハ）が吸引カップ４により回転台３に取付けられ固定される。対
応する制御装置からの信号において、モータ５はオブジェクト１と共に回転台３
を回転し始め、モータ18を有するアクチュエイタはオブジェクト１の解析表面２
上でハウジング17を回転し始める。位置補正手段が設けられるならば、制御装置
から受信される信号はレンズ８を有する光源７が円弧の軌跡22を移動しながら連
続的な回転を誘発させ、それによって解析表面２上の光源により形成された光ス
ポット21は第１の回転中心23からスポットを通って延在する半径25に沿ってその
最大の寸法（長い軸）に常に整列される。位置補正手段20が使用されない場合、
例えばスポット21が半径25の中央にあるとき、予め定められた位置で半径25に沿
って長い軸にスポット21は前もって設定されなければならない。An object 1 having an analysis surface 2 (eg 150, 200 or 300 mm in diameter)
Is attached to the turntable 3 by the suction cup 4 and fixed. According to the signal from the corresponding control device, the motor 5
Start to rotate, the actuator with the motor 18
Start rotating the housing 17 above. If a position correction means is provided, the signal received from the control device induces a continuous rotation while the light source 7 with the lens 8 moves along the circular path 22, thereby forming a light source on the analysis surface 2 The resulting light spot 21 is always aligned with its largest dimension (long axis) along a radius 25 extending through the spot from the first center of rotation 23. When the position correction means 20 is not used,
For example, when the spot 21 is at the center of the radius 25, the spot 21 must be preset on a long axis along the radius 25 at a predetermined position.
【００４８】 検査中、即ち回転する解析表面２上でハウジング17を移動しながら、光源７
はレンズ８によって、フラットミラー11の中心の穴を通って解析表面２上に光ス
ポット21を形成する。During inspection, ie while moving the housing 17 on the rotating analysis surface 2, the light source 7
Forms a light spot 21 on the analysis surface 2 through the center hole of the flat mirror 11 by the lens 8.
【００４９】 光スポット21が光源７により形成される解析表面２の微小区域に光散乱欠陥
が存在するならば、散乱光は集光ミラー10に衝突し、そこからの反射はフラット
ミラー11に入射する。集光ミラー10は２次曲線の回転により形成された切頭回転
体の形状であり、前記２次曲線の焦点が光スポット21の形成される点にあるよう
に取付けられる。集光ミラー10が回転放物面形状であるならば、光フィルタ15と
集光レンズ12を通過するフラットミラー11からの平行な光ビームは絞り13の穴に
焦点を結ばれ、第２の光感知装置14に入射し（第２の光感知装置14が比較的大型
の光マルチプライアであるならば）恐らく付加的なミラー16で方向を再度変更す
る。集光ミラー10が回転楕円面形状であるならば、そこから反射された光ビーム
はフラットミラー11から反射され、光フィルタ15を透過され、（この場合には存
在しないレンズ12なしで）回転楕円面の“反射された”第２の焦点で集められ、
絞り13が焦点に位置され、絞りから光は第２の光感知装置14へ入射する。放物面
の場合のように、付加的なミラー16がこの場合同様に使用されてもよい。If a light scattering defect exists in a small area of the analysis surface 2 where the light spot 21 is formed by the light source 7, the scattered light impinges on the converging mirror 10 and the reflection therefrom impinges on the flat mirror 11. I do. The condensing mirror 10 is shaped like a truncated rotator formed by rotation of a quadratic curve, and is mounted such that the focal point of the quadratic curve is at the point where the light spot 21 is formed. If the condensing mirror 10 has a paraboloid of revolution, the parallel light beam from the flat mirror 11 passing through the optical filter 15 and the condensing lens 12 is focused on the hole of the aperture 13 and the second light It is incident on the sensing device 14 (if the second light sensing device 14 is a relatively large optical multiplier) and redirects again, possibly with an additional mirror 16. If the collecting mirror 10 is spheroidal, the light beam reflected from it is reflected from the flat mirror 11 and transmitted through the optical filter 15 to form a spheroid (without the lens 12 which is not present in this case). Collected at the "reflected" second focus of the surface,
An aperture 13 is located at the focal point, from which light enters a second light sensing device 14. As in the case of a paraboloid, an additional mirror 16 may be used in this case as well.
【００５０】 第２の光感知装置14からの信号は装置33に類似する処理装置34を介してまた
は特別な実施形態（例えば前置増幅器なしで）を有して信号プロセッサへ与えら
れ、そこでオブジェクト１の表面上の欠陥の存在を検出するために使用される。
第２の光感知装置14のような光マルチプライアの出力は、実質上２つの成分の和
であり、その一方はウェハ表面の微小の粗さにより生じる光散乱とサブ表面区域
（クラウド効果）の散乱に比例するものであり、第２の成分は表面の粒子または
その他の光散乱欠陥の存在により生じる。信号成分はソフトウェアを使用して分
離される。これにより比較的単純な装置の電子回路によって異なる測定状態が簡
単に実現可能である。したがって、ウェハの走査時間中に、ウェハのそれぞれの
点に粒子が存在する事実と、存在する粒子の大きさと、表面のクラウド効果が決
定される。The signal from the second light sensing device 14 is provided to a signal processor via a processing unit 34 similar to the device 33 or with a special embodiment (eg without a preamplifier), where the object Used to detect the presence of a defect on one surface.
The output of an optical multiplier, such as the second light sensing device 14, is essentially the sum of the two components, one of which is light scattering and sub-surface area (cloud effect) caused by micro-roughness on the wafer surface. Proportional to scattering, the second component is caused by the presence of surface particles or other light scattering defects. The signal components are separated using software. This makes it possible to easily realize different measurement states by means of the electronic circuit of a relatively simple device. Thus, during the scan time of the wafer, the fact that particles are present at each point on the wafer, the size of the particles present, and the surface cloud effect are determined.
【００５１】 並列インターフェイス27により、信号プロセッサ26からのデータは、製造さ
れる半導体ウェハの診断と製造プロセスの調節で使用されるように制御コンピュ
ータ28へ与えられる。The parallel interface 27 provides data from the signal processor 26 to a control computer 28 for use in diagnosing a semiconductor wafer to be manufactured and adjusting the manufacturing process.
【００５２】 真空センサ39からの信号は吸引カップ４の真空が不十分であるとき、回転台
３上のオブジェクト１のスリップを防止するために信号プロセッサ26により利用
される。The signal from the vacuum sensor 39 is used by the signal processor 26 to prevent the object 1 on the turntable 3 from slipping when the vacuum of the suction cup 4 is insufficient.
【００５３】 走査解析装置の動作プログラムは走査プロセスがない場合、主要ブロック、
即ちモータ５および18、光源７、第２の光感知装置14の光マルチプライアから電
源装置40をオフに切換えするために与えられ、これはパワー消費を減少し、寿命
を増加する。When there is no scanning process, the operation program of the scanning analyzer has the following main blocks:
That is, the motors 5 and 18, the light source 7, and the light multiplier of the second light sensing device 14 are provided to switch off the power supply 40, which reduces power consumption and increases life.
【００５４】 装置９と14の信号は（例えば最も近い従来技術の）通常のアルゴリズムを使
用して処理されてよい。これらは本発明の主題ではなく本発明の技術的範囲内で
はない。 ［産業上の応用］ 本発明は異なるオブジェクトの表面の均一性を解析するために使用されること
ができる。これは特に製造される装置内で処理される半導体ウェハの品質を制御
するため半導体製造において適切である。The signals of the devices 9 and 14 may be processed using conventional algorithms (eg the closest prior art). These are not the subject of the present invention and are not within the technical scope of the present invention. Industrial Application The present invention can be used to analyze the surface uniformity of different objects. This is particularly appropriate in semiconductor manufacturing to control the quality of semiconductor wafers processed in the equipment being manufactured.
【００５５】 本発明を好ましい実施形態で説明したが、この説明は可能とされる実施範囲
を限定するのではなく本発明の主要な特徴を例示するためのみで行われたことが
認識されよう。したがって、特許請求の範囲は均等物として考慮される特性を含
んだ本発明の全ての特性を含んでいると解釈されることを意図する。While the invention has been described in terms of a preferred embodiment, it will be appreciated that this description has been made only to illustrate the key features of the invention, rather than limiting the scope of possible embodiments. It is therefore intended that the appended claims be construed to include all features of the invention including those that are considered equivalents.
【図１】 本発明にしたがった表面走査解析装置の光学的および機械的部分の１実施形態
の概略図。FIG. 1 is a schematic diagram of one embodiment of the optical and mechanical parts of a surface scanning analyzer according to the present invention.
【図２】 本発明にしたがった表面走査解析装置の光学的および機械的部分の別の実施形
態の概略図。FIG. 2 is a schematic diagram of another embodiment of the optical and mechanical parts of a surface scanning analyzer according to the present invention.
【図３】 解析される表面に光スポットを整列する原理を示す説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram showing a principle of aligning a light spot on a surface to be analyzed.
【図４】 走査解析装置の電子回路の概略図。FIG. 4 is a schematic diagram of an electronic circuit of the scanning analyzer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G051 AA51 AB01 AB07 BA10 BB03 CA02 CA07 CB01 CB05 CC07 CC11 CD05 DA08 EA11 EA12 4M106 AA01 BA05 CA42 CA43 DB02 DB07 DB08 DB12 DB13 DJ02 DJ06 DJ17 DJ20 DJ21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page F term (reference) 2G051 AA51 AB01 AB07 BA10 BB03 CA02 CA07 CB01 CB05 CC07 CC11 CD05 DA08 EA11 EA12 4M106 AA01 BA05 CA42 CA43 DB02 DB07 DB08 DB12 DB13 DJ02 DJ06 DJ17 DJ20 DJ21
Claims (18)
転し、 解析表面に光スポットを形成し、 鏡面反射された光と光スポットの入射点で解析表面から散乱された光とを別々
に感知するステップを含んでいる解析表面の検査方法において、 解析表面の外側に位置する第２の回転中心を中心にする円弧の軌跡で解析表面
に関して光スポットを移動させ、 少なくとも１つの予め定められた位置において、解析表面上で細長い形状を有
する光スポットをその光スポットの最大の寸法がその光スポットを通って第１の
回転中心から延在する半径に沿って整列させるステップを含んでいることを特徴
とする方法。An object having an analysis surface is rotated about a first center of rotation to form a light spot on the analysis surface, and the light reflected from the analysis surface at the point of specular reflection and the incident point of the light spot. Separately inspecting the analysis surface, wherein the light spot is moved with respect to the analysis surface in a locus of an arc centered on a second rotation center located outside the analysis surface; Aligning a light spot having an elongated shape on the analysis surface at a predetermined location along a radius where the largest dimension of the light spot extends from the first center of rotation through the light spot. A method characterized by being in.
ら延在する前記解析表面の半径の実質的に中央に位置されることを特徴とする請
求項１記載の方法。2. The method of claim 1, wherein at the predetermined location, a light spot is located substantially at a center of a radius of the analysis surface extending from a first center of rotation. .
に沿った光スポットを通って第１の回転中心から延在する半径に沿ってその整列
を維持するように回転されることを特徴とする請求項１記載の方法。3. The light spot, while moving through the arc trajectory, maintains its alignment along a radius extending from the first center of rotation through the light spot all along the scan line. The method of claim 1, wherein the method is rotated.
され、ここでミラーの１つは前記光スポットの入射点で直立している解析表面の
垂線と実質上一致した１つの回転軸を有する切頭回転楕円体であり、前記入射点
は前記切頭回転楕円体の第１の焦点にあり、切頭回転楕円体の第１の断面は前記
第１の焦点にすぐ隣接した回転軸に垂直に位置されており、第２の断面は第１の
断面に平行であり、別のミラーは中心に穴を有するフラットミラーであり、切頭
回転楕円体の回転軸に対して傾斜して配置され、光源から解析表面への光および
そこから鏡面反射された光を通過させ、解析表面から散乱され集光ミラーから反
射された光を反射するように構成されており、フラットミラーから反射された光
は光フィルタを通過され、前記フラットミラーからの反射に関して前記回転楕円
体の第２の焦点に対応する点で絞られることを特徴とする請求項１記載の方法。4. The light scattered from the analysis surface is collected using a mirror system, wherein one of the mirrors substantially coincides with a normal of the analysis surface standing upright at the point of incidence of the light spot. A truncated spheroid having one axis of rotation, wherein the point of incidence is at a first focal point of the truncated spheroid, and a first section of the truncated spheroid is immediately adjacent to the first focal point; Located perpendicular to the adjacent axis of rotation, the second section is parallel to the first section, and the other mirror is a flat mirror with a hole in the center, relative to the axis of rotation of the truncated spheroid. It is arranged so as to pass the light from the light source to the analysis surface and the light reflected specularly from the light source, and is configured to reflect the light scattered from the analysis surface and reflected from the collection mirror, and is flat. The light reflected from the mirror passes through the optical filter, The method of claim 1, wherein the aperture is narrowed at a point corresponding to a second focal point of the spheroid with respect to reflection from the flat mirror.
され、ミラーの１つは前記光スポットの入射点で直立している解析表面の垂線と
実質上一致した回転軸を有する切頭回転放物面体の形状であり、前記入射点は前
記切頭回転放物面体の焦点にあり、切頭回転放物面体の第１の断面は前記焦点に
すぐ隣接して回転軸に垂直に位置されており、回転放物面体の第２の断面は第１
の断面に平行であり、別のミラーは中心に穴を有するフラットミラーであり、切
頭回転放物面体の回転軸に対して傾斜して配置され、光源から解析表面への光と
そこから鏡面反射した光とを通過させ、解析表面から散乱される光と集光ミラー
から反射される光を反射するように構成され、フラットミラーから反射された光
は光フィルタを通過され、レンズにより集光され、その後レンズの焦点に集束さ
れることを特徴とする請求項１記載の方法。5. The light scattered from the analysis surface is collected using a mirror system, wherein one of the mirrors has an axis of rotation substantially coincident with the normal of the analysis surface standing upright at the point of incidence of the light spot. Wherein the point of incidence is at the focal point of the truncated paraboloid of revolution, and the first section of the truncated paraboloid of revolution has an axis of rotation immediately adjacent to the focal point. And the second section of the paraboloid of revolution is the first
The other mirror is a flat mirror with a hole in the center, which is parallel to the cross section of the mirror and is arranged at an angle to the axis of rotation of the truncated paraboloid of revolution, the light from the light source to the analysis surface and the mirror surface It is configured to pass the reflected light and reflect the light scattered from the analysis surface and the light reflected from the collecting mirror, and the light reflected from the flat mirror passes through the optical filter and is collected by the lens 2. The method according to claim 1, wherein the focusing is performed at the focal point of the lens.
第１の回転軸を中心にそれを回転する回転台と、 解析表面に垂直に近い角度で光スポットにより解析表面を照射する光源と、 第１の回転軸に並列し、前記光スポットの入射点で直立している解析表面の垂
線に実質上一致する第２の回転軸を中心に二次曲線を回転することにより形成さ
れる切頭回転体の形状の集光ミラーであって、前記入射点は前記切頭回転体の焦
点にあり、切頭回転体の第１の断面は前記焦点にすぐ隣接して第２の回転軸に垂
直に位置され、第２の断面は第１の断面に平行である集光ミラーと、 解析表面から鏡面反射された光を感知し、光源に隣接して位置する第１の光感
知装置と、 解析表面から散乱され集光ミラーから反射される光を感知する第２の光感知装
置と、 中心に穴を有し、第２の回転軸に対して傾斜して配置され、光源から解析表面
への光を通過させ、解析表面から鏡面反射された光を第１の光感知装置へ通過さ
せ、光を集光ミラーから第２の光感知装置へ反射するように構成されているフラ
ットミラーとを具備している表面走査解析装置において、 前記光源、集光ミラー、穴を有するフラットミラー、第１および第２の光感知
装置は第１の回転軸に平行である第３の回転軸を中心に回転可能なハウジングに
収容され、解析表面を有するオブジェクト外および／または回転台の外側を通過
し、 光源は解析表面上に細長い形状を有する前記光スポットは、少なくとも１つの
予め定められたハウジングの位置において、光スポットの最大の寸法が第１の回
転中心から延在する半径に沿って整列されるように取付けられていることを特徴
とする解析装置。6. A rotating table for mounting an object having an analysis surface and rotating it about a first rotation axis perpendicular to the analysis surface, and irradiating the analysis surface with a light spot at an angle near normal to the analysis surface. A light source, formed by rotating a quadratic curve about a second axis of rotation parallel to the first axis of rotation and substantially coinciding with the perpendicular of the analysis surface standing upright at the point of incidence of the light spot. A focusing mirror in the form of a truncated rotator, wherein said point of incidence is at the focal point of said truncated rotator, a first section of said truncated rotator having a second rotation immediately adjacent said focal point. A light collecting mirror positioned perpendicular to the axis and having a second cross section parallel to the first cross section; a first light sensing device for sensing light specularly reflected from the analysis surface and positioned adjacent the light source And sense the light scattered from the analysis surface and reflected from the collecting mirror A light sensing device having a hole at the center thereof, being inclined with respect to a second rotation axis, transmitting light from the light source to the analysis surface, and transmitting light reflected specularly from the analysis surface to the first. A flat mirror configured to allow light to pass through the light sensing device and to reflect light from the light collecting mirror to the second light sensing device, wherein the light source, the light collecting mirror, The flat mirror with holes, the first and second light sensing devices are housed in a housing rotatable about a third axis of rotation parallel to the first axis of rotation and are outside the object having an analysis surface and / or. A light source having an elongate shape on the analysis surface, wherein the light spot has an elongated shape on the analysis surface, wherein at least one predetermined housing location, the largest dimension of the light spot extends from the first center of rotation Do half An analysis device, which is mounted so as to be aligned along a diameter.
項６記載の解析装置。7. The analyzing device according to claim 6, wherein the first light sensing device is a light absorbing device.
に構成されていることを特徴とする請求項６記載の解析装置。8. The analyzer of claim 6, wherein the first light sensing device is configured to determine a non-scattering defect on the analysis surface.
するように構成されていることを特徴とする請求項６記載の解析装置。9. The analyzer according to claim 6, wherein the second light sensing device is configured to sense light reflected from the flat mirror.
て第２の焦点に位置する絞りを有する回転楕円体であり、フラットミラーから第
２の光感知装置へ反射される光が絞りを通過するように構成されていることを特
徴とする請求項６記載の解析装置。10. The rotator of the collecting mirror is a spheroid having a stop located at a second focal point with respect to reflection from the flat mirror, and light reflected from the flat mirror to the second light sensing device is provided. 7. The analyzer according to claim 6, wherein the analyzer is configured to pass through an aperture.
いることを特徴とする請求項１０記載の解析装置。11. The analyzer according to claim 10, wherein the optical filter is mounted between the flat mirror and the stop.
絞りはフラットミラーと第２の光感知装置との間に取付けられて、フラットミラ
ーから第２の光感知装置へ反射した光を集光し、通過させることを特徴とする請
求項６記載の解析装置。12. The rotating body of the condensing mirror is a paraboloid of revolution, and the collective lens and the stop are mounted between the flat mirror and the second light sensing device, and the flat mirror is connected to the second light sensing device. 7. The analyzer according to claim 6, wherein the light reflected to the light is collected and passed.
られていることを特徴とする請求項１２記載の解析装置。13. The analyzer according to claim 12, wherein the optical filter is mounted between the flat mirror and the collective lens.
面上でハウジングの運動させるハウジング回転アクチュエイタをさらに具備して
いることを特徴とする請求項６記載の解析装置。14. The analyzer of claim 6, further comprising a housing rotation actuator for moving the housing on the analysis surface at least one side from a center of rotation of the analysis surface.
ポットが解析表面の回転中心から延在する前記解析表面の半径の実質***に位
置されることを特徴とする請求項１４記載の解析装置。15. The method of claim 14, wherein, at the predetermined location of the housing, the light spot is located substantially at a center of a radius of the analysis surface extending from a center of rotation of the analysis surface. Analysis equipment.
定手段が設けられ、光源には回転角度測定手段からの信号にしたがって光源を切
換えるための位置補正手段が設けられ、走査線に沿った解析表面の回転中心から
延在する半径に沿って光スポットを整列することを可能にしていることを特徴と
する請求項１４記載の解析装置。16. A housing rotation actuator is provided with a housing rotation angle measuring means, and a light source is provided with a position correcting means for switching a light source in accordance with a signal from the rotation angle measuring means, and an analysis along a scanning line is provided. 15. The analysis device according to claim 14, wherein the light spot can be aligned along a radius extending from the center of rotation of the surface.
項６記載の解析装置。17. The analyzer according to claim 6, wherein the inside of the housing is light absorbing.
吸引カップが設けられ、解析表面を有するオブジェクトを回転台に取付けるよう
に構成されていることを特徴とする請求項６記載の解析装置。18. The turntable is provided with three suction cups symmetrically positioned about the first axis of rotation and configured to attach an object having an analysis surface to the turntable. The analysis device according to claim 6, wherein
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